ECG1322弧柱温度与电极材料、气体介质的种类、气压以及介质对电弧的作用强烈程度等因素有关。试验表明,介质对弧柱的冷却作用越强烈,弧柱中心的温度越高。

图2-30示出了电流为200A的碳电极,电弧垂直放置时的温度场的图形。由图可见,弧柱中心温度为10000~12000K。离开中心越远,温度越低。同时应说明的是随着电极材料、尺寸、形状以及电弧放置方式的不同,其温度场将有不同的图形。

在交流电弧情况下,随着电流相角p的变化,弧柱温度也跟着变化,如图2-31所示。但与电流变化曲线相比,有两点重要差异。一是当电流下降到零时,弧柱温度不为零;二是弧柱温度的最高值滞后于电流最高值一个相位角。这是因为构成电弧的气体具有一定的热容量,也就是说,要使电弧温度升高,必须供给一定的热量,要使电弧温度降低必须从其中散发出去一定的热量。而热量的供给和散发是需要经过一定时间的。因此,弧柱温度的变化落后于电流的变化,这种现象通常称为电弧的热惯性。

和弧柱相比,电弧近极区靠近阴极和阳极,由于受到电极材料沸点的限制,温度要低于弧柱温度。

电弧的能量平衡,电弧相当于一纯电阻性的发热元件,所以消耗于电弧的功率Ph~可以表示为

Ph=rhuh=rh(uO+yz) (w)  (2-27)

式中 ib―流过电弧的电流(A);

uh――电弧两端的电压(V);

Uo――近极压降(V);

uz―弧柱压降(V)。

由式(2-27)可以看出,电弧的功率损耗也分在三个区域内,即近阴极区、近阳极区和弧柱区。在短弧的情况下,由于极间距离很近,而电极的温度又远低于弧柱的温度,电弧功率损耗转变而成的热量主要先传给电极,然后再由电极传给其他零件和散向周围介质。在长弧的情况下,由电极传走的热量所占比例较小,大部分热量是由弧柱直接散向周围介质。在这种情况下,一般考虑问题的方法是,认为功率rJ。由电极散发,而功率rh饥由弧柱散发。弧柱向周围介质散热的方式可以分为传导散发功率Ped、对流散发功率Pd1和辐射散发功率Pfs三种方式。因此,弧柱总的散发功率为

Ps=Pcd+Pdl+Pfs          (2-28)

弧柱的动态能量平衡方程可以表述为关系类似,而输出信号Q和0对时钟信号的延迟与D触发器相同,不再赘述,读者可举一反三。

触发器有哪几种常见的电路结构?试归纳它们的工作原理和动作特点。

D触发器要求时钟信号CP与输人信号D有什么样的定时关系?输出信号Q和Q与CP有什么样的定时关系?

试画出图5.3.7中JK触发器的定时图,注意定时图中各信号与时钟脉冲CP的哪一个边沿有定时关系。

在5.3节中以两种D触发器和一种,JK触发器为例介绍了构成触发器的不同电路结构,本节将进一步讨论触发器的逻辑功能。触发器在每次时钟脉冲触发沿到来之前的状态称为现态,而在此之后的状态称为次态。所谓触发器的逻辑功能,是指次态与现态、输人信号之间的逻辑关系,这种关系可以用特性表、特性方程或状态图来描述。按照触发器状态转换的规则不同,通常分为D触发器、JK触发器、r触发器、SR触发器等几种逻辑功能类型。它们的逻辑符号如图5.4.1所示,各方框内分别标明了时钟信号与不同输人的控制关联关系。

不同逻辑功能触发器的国标逻辑符号(a)D触发器 (b)JK触发器 (c)r触发器 (d)SR触发器

需要指出的是,逻辑功能与电路结构是两个不同的概念。同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现,如前述两种不同电路结构而功能完全相同的D触发器;同时,以同一基本电路结构,也可以构成不同逻辑功能的触发器,例如5.4,5节将要讨论的D触发器逻辑功能的转换。对于某种特定的电路结构,只不过是可能更易于实现某一逻辑功能而已。